Big Data für Städte jeder Größe: Die Möglichkeiten intelligenter Beleuchtung nutzen

Lourenço Bandeira - Data Scientist Schréder Hyperion
Lourenço Bandeira
Datenwissenschaftler - Schréder Hyperion

„If you build it, they will come“ („Wenn du es baust, werden sie kommen“) ist ein berühmtes Filmzitat, aber kaum eine bewährte Praxis der Stadtplanung. Städte müssen zukunftssicher sein: Die Urbanisierung schreitet weltweit rapide voran, und da sich immer mehr Menschen für das Leben in der Stadt entscheiden, müssen urbane Räume anpassungsfähig sein. Das wirft die Frage nach den kommenden sozialen, ökologischen, technologischen und wirtschaftlichen Veränderungen auf, bei denen die Planer auf der Grundlage von Daten antizipieren und entscheiden müssen, anstatt im Dunkeln zu tappen.

Stadtverwaltungen nutzen schon lange die Macht der Daten, um sich die Planung zu erleichtern. Volkszählungsergebnisse, Verkehrszählungssysteme, Messstationen und Bürgerversammlungen helfen, Informationen darüber zu sammeln, was die Menschen brauchen und wollen. Aber was wäre, wenn das ultimative Datenerfassungssystem bereits entlang der Straßen der Stadt verlegt wäre? Da das Internet der Dinge (Internet of Things - IoT) inzwischen Realität ist, kann die bestehende Beleuchtungsinfrastruktur so angepasst werden, dass sie Sensoren aufnimmt, die eine Fülle von Daten sammeln können, um das Leben der Menschen zu verbessern.

 

Smarte Leuchten, intelligente Treiber

Schréders Smart-City-Kompetenzzentrum Hyperion entwickelte die ZD4i-Serie, smarte Leuchten mit intelligenten Treibern. Dies sind ideale Plattformen für IoT-Systeme, die in der Lage sind, Informationen von D4i-Bordsensoren zu sammeln, die wiederum Daten für Leistungsüberwachung, Asset Management, vorausschauende Wartung und viele andere Aufgaben liefern. Ein System, das durch Dimmen Energie spart und Wartungskosten reduziert, ist natürlich eine gute Sache, aber was wäre, wenn es über die Beleuchtung hinausginge?

Schréder EXEDRA can collect data from sensors to provide real-time services for citizens

Intelligente Beleuchtungsplattformen wie EXEDRA können mit Sensoren ausgestattet werden, um Echtzeitdienste anzubieten, die die Lebensqualität der Menschen verbessern und Daten sammeln, um bessere Entscheidungen zu treffen. Wäre es nicht großartig, wenn wir die öffentliche Beleuchtung automatisch dimmen könnten, wenn weniger Menschen auf der Straße sind? Sensoren an Leuchten können mit Hilfe anonymer Handydaten überwachen, wie Straßen und Wege wirklich genutzt werden, sodass die Städte die Verkehrsströme im Blick hätten. Mit diesen Informationen können dynamische Befehle nahezu in Echtzeit an die Leuchten übermittelt werden, um das Licht auf das richtige, durch die europäischen Normen geregelte, Lichtniveau zu bringen, was den Energieverbrauch drastisch reduzieren kann.

Bei Schréder machen wir uns nicht nur Gedanken über Energieeinsparungen; in erster Linie geht es uns immer um die Sicherheit der Menschen. Anhand der von der Straßenbeleuchtung gesammelten Wetterdaten können wir vorhersagen, wann die Sicht auf den Straßen eingeschränkt oder die Wahrscheinlichkeit von Glatteis höher ist, und Befehle zur automatischen Erhöhung der Lichtstärke senden. Dank des Zugriffs auf die Daten der Stadtinfrastruktur können wir erkennen, welche Leuchten neben Zebrastreifen platziert sind, und ihre Lichtintensität so regulieren, dass sie immer auf das Maximum eingestellt ist.

 

Beleuchtung einer Welt nach Corona 

Im Zuge der Pandemie erkennen die Städte, wie wichtig es ist, die Bevölkerungsdichte in Echtzeit messen zu können. Sensoren in Leuchtenmasten können Trittschall erfassen: Derzeit unterstützen wir eine Stadt in Portugal bei einem Pilotprojekt, bei dem der Leuchtring an einem SHUFFLE-Mast auf Rot wechselt, sobald die Personendichte an einem Strand ein bestimmtes Niveau erreicht, und so weiteren Besuchern empfiehlt, sich fernzuhalten. Die Erfassung derartiger Daten kann helfen, eine Krisensituation effektiv zu meistern, und lässt sich beispielsweise in Corona-Warn-Apps integrieren, um Erkenntnisse zu gewinnen. 

All dies kann Fragen darüber aufwerfen, wo und wie die Daten verarbeitet werden. Es ist verständlich, dass Bürger oder Gemeinden die Verwendung ihrer Daten auf einen lokalen Rahmen beschränken wollen. Dabei hilft das so genannte „Edge-Computing“. Wenn Daten näher am „Rand“ des Netzwerks verarbeitet werden - also dort, wo sich die Leuchte, der Mast oder der Sensor befindet -, können sie dortbleiben, wo sie gebraucht werden, anstatt Informationen an einen Server übermitteln zu müssen, der möglicherweise Hunderte von Kilometern entfernt ist. Außerdem beschleunigt dies die Verarbeitung!



Fresh Thinking, Fresher Air

Die Stadt Langenfeld, zwischen Düsseldorf und Köln gelegen, wollte bei gleichzeitiger Modernisierung ihrer Infrastruktur ihre Grünflächen und ihre hohe Lebensqualität erhalten. 2019 leitete man das Projekt „Future City Langenfeld“ ein, um mittels Technologie zur Verbesserung von Dienstleistungen eine bessere Zukunft zu ermöglichen. Die Stadt betrachtet die Beleuchtungsinfrastruktur als ideales Rückgrat für ihre Smart-City-Initiativen und wollte sie vor einer Einführung im großen Maßstab testen, daher richteten die Kommunalbehörden im Freizeitpark Langfort ein Smart-City-Labor ein. 

The city of Langenfeld is collecting data from sensors installed on SHUFFLE columns to improve the quality of life for its citizens

Im Rahmen ihrer Nachhaltigkeitsinitiativen wollte die Stadt Luftverschmutzung vermeiden, die weiter zum Klimawandel beiträgt und sich auf Gesundheit und Wohlbefinden der Einwohner auswirkt. Der Park wird mit SHUFFLE-Stelen von Schréder beleuchtet, die mit einem Umweltsensor ausgestattet sind. Dieser erfasst Daten und übermittelt sie alle 5 Minuten per WLAN (das ebenfalls in der Stele installiert ist) an die Urban Pulse-Plattform, die von [ui!] - der Urban Institute GROUP betreut wird, um die Luftverschmutzung im Bereich zu überwachen. Ein Jahr nach ihrer Installation sind sowohl die Stadt als auch die lokale Gemeinschaft von der neuen Infrastruktur begeistert. 

 

Erkenntnisse, keine Vermutungen

All dies stellt für die Funktionsweise von Städten eine große Veränderung dar. Da viele Behörden immer noch traditionell organisiert sind oder sich schwer damit tun, herauszufinden, wie sich Digitalisierung in den täglichen Betrieb der Stadt einbinden lässt, mag intelligente Beleuchtung wie ein weiterer komplizierter Aufwand erscheinen. Nichts könnte weiter von der Wahrheit entfernt sein: Zusätzlich zu den enormen Energieeinsparungen, die durch die Umrüstung auf LEDs und sensorbasierte Dimm-Systeme möglich sind, können die Daten, die Städte erfassen können, zu einer Reihe von Verbesserungen beitragen. 

Mehr und bessere Daten werden bei der Entscheidungsfindung helfen, um Städte voranzubringen und greifbare Vorteile für alle zu schaffen, zumal bis 2050 60% der Bevölkerung in Städten leben werden. Daten können Behörden helfen, zukünftige Trends vorherzusagen, neue Möglichkeiten zu schaffen, mehr Einnahmen zu generieren und umsetzbare Erkenntnisse zu gewinnen - insbesondere, wenn sie mit den Bürgern geteilt werden. Intelligente, vernetzte Systeme können einen Weg in die Zukunft bahnen, der weit über Beleuchtung hinausgeht - fragen Sie Schréder, wie das in Ihrer Stadt funktionieren könnte.

 

Über den Autor

Von klein auf von der Wissenschaft fasziniert, widmete sich Lourenço nach seinem Abschluss 14 Jahre lang der Erforschung der Geologie des Mars und einiger seiner terrestrischen Analogien (wie der Antarktis, der Arktis und der trockenen Wüsten) durch Fernerkundung und mühsame Feldarbeit am Técnico, Portugals größter Hochschule für Ingenieurwesen, Naturwissenschaften und Technologie.

2019 war er einer der ersten Mitarbeiter bei Schréder Hyperion, unserem Smart-City-Kompetenzzentrum. Er schloss sich dem Team an, weil er überzeugt ist, dass Technologie und insbesondere künstliche Intelligenz ein wichtiger Aktivposten bei der Bewältigung städtischer Probleme und der Verbesserung des Lebens werden können. Im Vordergrund steht für ihn die Entwicklung von KI-Anwendungen für Smart Cities, um, von der Idee bis zum Prototyp, die Technologie für urbane Mobilität und intelligente öffentliche Infrastrukturen zu verbessern.

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